(一)python爬虫验证码识别（去除干扰线）

（一）python爬虫验证码识别（去除干扰线）

1.开发环境与工具

• python27：sklearn、pytesser、opencv等
• pycharm
• windows7

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2. 数据集

用request库爬虫抓取某一网站验证码1200张，并做好标注

3.验证码识别大概步骤

• 转化成灰度图
• 去背景噪声
• 图片分割

(1)转化成灰度图

im = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

(2)去除背景噪声

验证码去除干扰线的思想可参考链接：验证码去除干扰线
本文所使用的去除背景噪声的方法：
     认真观察我们的实验数据，发现根据线降噪方法来去除噪声是不可行的，因为我们的图片干扰线很粗，和数字差不多粗。那再认真观察一下，1个数字的颜色都是一个‘“色”，那么是否可以跟据颜色来分呢？
     博主认真想了下，先转化成灰度图，再通过图像分割把图片分割一下，去除掉边框和部分噪声，这样就分成了4张图，然后统计每张图的灰度直方图（自己设置bins），找到第二大所对应的像素范围，即某一像素范围内像素数第二多所对应的像素范围（像素最多的应该是白色，空白处），取像素范围中位数mode，然后保留（mode±biases）的像素。这样就可以将大部分噪声去除掉啦。
（这段描述有点复杂，需要一定的图像基础，不懂的，可以看代码del_noise()方法）

4. 实验方法

（1）使用Google的pytesser识别图片方法，准确率在50%左右
       pytesser环境配置参考 https://www.cnblogs.com/lcosima/p/7138091.html
（2）使用机器学习方法KNN，准确率在99.6%

pip install sklearn

5.pytesser方法

• 这里im_cut是指：分割好验证码后，传入的子图片

def del_noise(im_cut):
    ''' variable：bins：灰度直方图bin的数目
                  num_gray:像素间隔
        method：1.找到灰度直方图中像素第二多所对应的像素，即second_max,因为图像空白处比较多所以第一多的应该是空白，第二多的才是我们想要的内容。
                2.计算mode
                3.除了在mode+-一定范围内的，全部变为空白。
    '''
    bins = 16
    num_gray = math.ceil(256 / bins)
    hist = cv2.calcHist([im_cut], [0], None, [bins], [0, 256])
    lists = []
    for i in range(len(hist)):
        # print hist[i][0]
        lists.append(hist[i][0])
    second_max = sorted(lists)[-2]
    bins_second_max = lists.index(second_max)

    mode = (bins_second_max + 0.5) * num_gray

    for i in range(len(im_cut)):
        for j in range(len(im_cut[0])):
            if im_cut[i][j] < mode - 15 or im_cut[i][j] > mode + 15:
                # print im_cut[i][j]
                im_cut[i][j] = 255
    return im_cut

# 替换文本
def replace_text(text):
    text = text.strip()
    text = text.upper()
    rep = {'O': '0',
           'I': '1',
           'L': '1',
           'Z': '7',
           'A': '4',
           '&': '4',
           'S': '8',
           'Q': '0',
           'T': '7',
           'Y': '7',
           '}': '7',
           'J': '7',
           'F': '7',
           'E': '6',
           ']': '0',
           '?': '7',
           'B': '8',
           '@': '6',
           'G': '0',
           'H': '3',
           '$': '3',
           'C': '0',
           '(': '0',
           '[': '5',
           'X': '7',
           '`': '',
           '\\': '',
           ' ': '',
           '\n': '',
           '-': '',
           '+': '',
           '*': '',
           '.': '',
           ';': ''
           }

    #判断是否有数字，有数字直接返回第一个数字，不需要字符替换
    print text
    if len(text) >= 1:
        pattern = re.compile(u'\d{1}')
        result = pattern.findall(text)
        if len(result) >= 1:
            text = result[0]
        else:
            # 字符替换,替换之后抽取数字返回
            for r in rep:
                text = text.replace(r, rep[r])
            pattern = re.compile(u'\d{1}')
            result = pattern.findall(text)
            if len(result) >= 1:
                text = result[0]

    return text

• 主方法

#im_cut = [im_cut_1, im_cut_2, im_cut_3, im_cut_4]
for i in range(4):
	im_temp = del_noise(im_cut[i])
	im_result = Image.fromarray(im_temp.astype('uint8'))
	#使用pytesser识别
	text = image_to_string(im_result)
	#做文本替换处理
	text_rep = replace_text(text)
	#获得预测结果
	pre_text.append(text_rep)
	pre_text = ''.join(pre_text)

• 结果
  

6.KNN分类（sklearn）

（1）先转成灰度图，去背景噪声，分割1200张已标注好的图片，得到4800张子图片；

（2）用knn训练分类器，训练集：测试集=0.8，训练结果精度达到99%以上；
（3）使用训练好的模型，进行实际验证码预测，效果不错。

# -*-coding:utf-8-*-
import numpy as np
from sklearn import neighbors
import os
from sklearn.preprocessing import LabelBinarizer
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.metrics import classification_report
from sklearn.externals import joblib

import cv2

if __name__ == '__main__':
    # 读入数据
    data = []
    labels = []
    img_dir = './img_train_cut'
    img_name = os.listdir(img_dir)
    # number = ['0','1', '2','3','4','5','6','7','8','9']
    for i in range(len(img_name)):
        path = os.path.join(img_dir, img_name[i])
        # cv2读进来的图片是RGB3维的，转成灰度图，将图片转化成1维
        image = cv2.imread(path)
        im = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
        image = im.reshape(-1)
        data.append(image)
        y_temp = img_name[i][-5]
        labels.append(y_temp)

    # 标签规范化
    y = LabelBinarizer().fit_transform(labels)

    x = np.array(data)
    y = np.array(y)

    # 拆分训练数据与测试数据
    x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(x, y, test_size=0.2)

    # 训练KNN分类器
    clf = neighbors.KNeighborsClassifier()
    clf.fit(x_train, y_train)

    # 保存分类器模型
    joblib.dump(clf, './knn.pkl')

    # # 测试结果打印
    pre_y_train = clf.predict(x_train)
    pre_y_test = clf.predict(x_test)
    class_name = ['class0', 'class1', 'class2', 'class3', 'class4', 'class5', 'class6', 'class7', 'class8', 'class9']
    print classification_report(y_train, pre_y_train, target_names=class_name)
    print classification_report(y_test, pre_y_test, target_names=class_name)

    # clf = joblib.load('knn.pkl')
    # pre_y_test = clf.predict(x)
    # print pre_y_test
    # print classification_report(y, pre_y_test, target_names=class_name)

结果截图：

ps:在运行过程中，程序还可能会帮你检测出人工标错的哟！

代码已上传至https://download.csdn.net/download/weixin_40267472/11097627。

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